CN109220737A - 一种灌溉系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种灌溉系统及其工作方法。其中本灌溉系统包括：由控制模块控制驱动的喷水机构和分布在田间各区域的土壤湿度检测模块；所述土壤湿度检测模块适于检测所在区域的土壤含水量并发送至控制模块；以及当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向该区域进行喷水；既能及时灌溉，又能保证不浪费水资源，提高了农作物的灌溉效果。

Description

一种灌溉系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种灌溉系统及其工作方法。

背景技术

在现代密集型农业生产中，灌溉一直是个大问题，尤其是面临大面积土地时，由于地势不同，其土壤湿度情况也各不相同，若进行统一灌溉，必然耗时耗力，也容易损坏农田，影响农作物的生长。

发明内容

本发明的目的是提供一种灌溉系统及其工作方法，通过喷水机构对土壤干燥的区域进行灌溉。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种灌溉系统，包括：由控制模块控制驱动的喷水机构和分布在田间各区域的土壤湿度检测模块；所述土壤湿度检测模块适于检测所在区域的土壤含水量并发送至控制模块；以及当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向该区域进行喷水。

进一步，所述喷水机构包括：抽水总泵、分布在田间各区域的若干出水管和用于连通抽水总泵与各出水管的水管总成；以及在各出水管与水管总成的交接处设有与土壤湿度检测模块一一对应的电子水阀；当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于开启抽水总泵和对应的电子水阀，以使相应的出水管向该区域喷水。

进一步，所述出水管包括若干段钢管，且每段钢管均由第一管壁、第二管壁、第三管壁和第四管壁通过焊接形成；四个管壁适于共同形成第一焊缝和第二焊缝；以及所述第一管壁和第二管壁形成第三焊缝，且第三管壁和第四管壁形成第四焊缝。

进一步，所述第一焊缝和第二焊缝沿钢管的轴向延伸，且所述第一焊缝的长度短于第二焊缝的长度；以及所述第三焊缝与第四焊缝沿钢管的圆周延伸，且所述第三焊缝与第四焊缝沿钢管的轴向错开设置。

进一步，各焊缝的焊接顺序依次为第一焊缝、第二焊缝、第三焊缝、第四焊缝；以及各管壁适于在进行焊接之前分别去除0.2~0.3mm的内、外表面层。

进一步，所述第一焊缝采用超声波焊接，其超声波振幅为30~40μm，焊接气压为0.4~0.7MPa，焊接时间为2.5~4s；以及在超声波焊接过程中采用气体保护，且保护气体为由8-15％体积或12％体积的氧气、20-30％体积的二氧化碳和72-55％体积的氩气组成的混合气体。

进一步，所述第二焊缝采用超声波焊接，其焊接电流为25~35KA、焊接时间为2~3s；所述超声波的振动频率为15～60KHz，振幅为5～50μm，引入超声时间为0.1～30s；以及在超声波焊接前进行预压，所述预压的压力为0.1～20MPa。

进一步，所述第三焊缝采用激光填丝焊接，其焊接速度3m/min；所述光纤激光器的激光功率为2.5~3.5kW，光纤波长为1060~1070nm，传导光纤芯径为180~220μm，准直镜焦距为190~210mm，聚焦镜焦距为240~260mm，聚焦光斑直径为0.28~0.32mm；以及第一管壁和第二管壁的内外两侧均采用氩气保护，所述氩气的流量为8~12L/min。

进一步，所述第四焊缝采用超声波焊接，其超声波为纵波，振动频率为20～40Hz，振幅为5～50μm；在超声波焊接过程中采用氩气保护，且所述氩气流量为5L/min～35L/min。

又一方面，本发明还提供了一种灌溉系统的工作方法，包括：由控制模块控制驱动的喷水机构；当田间某区域的土壤含水量小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向田间该区域进行喷水。

本发明的有益效果是，本发明的灌溉系统通过控制模块控制抽水总泵对土壤干燥的区域进行灌溉，既能及时灌溉，又能保证不浪费水资源，提高了农作物的灌溉效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的灌溉系统的原理框图；

图2是本发明的钢管的分解结构示意图；

图3是本发明的钢管焊接后的结构示意图；

图中：第一管壁1，第二管壁2，第三管壁3，第四管壁4，第一焊缝5，第二焊缝6，第四焊缝7，第三焊缝8。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明的灌溉系统的原理框图。

如图1所示，本实施例1提供了一种灌溉系统，包括：由控制模块控制驱动的喷水机构和分布在田间各区域的土壤湿度检测模块；所述土壤湿度检测模块适于检测所在区域的土壤含水量并发送至控制模块；以及当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向该区域进行喷水。

可选的，所述控制模块例如但不限于工控板或PLC模块，适于通过相应的驱动电路分别控制抽水总泵、各电子水阀进行工作。

可选的，所述土壤湿度检测模块包括但不限于FDR型频域反射仪，以检测所在区域的土壤含水量。

本实施例1的灌溉系统通过控制模块控制抽水总泵对土壤干燥的区域进行灌溉，既能及时灌溉，又能保证不浪费水资源，提高了农作物的灌溉效果。

进一步，所述喷水机构包括：抽水总泵、分布在田间各区域的若干出水管和用于连通抽水总泵与各出水管的水管总成；以及在各出水管与水管总成的交接处设有与土壤湿度检测模块一一对应的电子水阀；当某区域的土壤含水量检测值小于控制模块的设定值时，所述控制模块适于开启抽水总泵和对应的电子水阀，以使相应的出水管向该区域喷水。

图2是本发明的钢管的分解结构示意图。

图3是本发明的钢管焊接后的结构示意图。

见图2和图3，所述出水管包括若干段钢管，且每段钢管均由第一管壁1、第二管壁2、第三管壁3和第四管壁4通过焊接形成；四个管壁适于共同形成第一焊缝5和第二焊缝6；以及所述第一管壁1和第二管壁2形成第三焊缝8，且第三管壁3和第四管壁4形成第四焊缝7。

具体的，各段钢管之间适于通过相应的连接头连接，以形成所述出水管。

所述连接头包括但不限于：用于出水管平直部分衔接的直接头和用于出水管拐弯处的弯接头。

作为各焊缝的一种可选的实施方式。

见图2，所述第一焊缝5和第二焊缝6均沿钢管的轴向延伸，且所述第一焊缝5的长度短于第二焊缝6的长度；以及所述第三焊缝8与第四焊缝7均沿钢管的圆周延伸，且所述第三焊缝8与第四焊缝7沿钢管的轴向错开设置。

本实施方式的四道焊缝通过轴向和沿圆周延伸，均匀了焊接过程中对管壁的热作用；通过焊缝之间的相互作用，减小了四道焊缝的应力集中，提高了焊接质量，即出水管的密封性，保证了喷水动作的顺利进行，提高了灌溉效果。

进一步，各焊缝的焊接顺序依次为第一焊缝、第二焊缝、第三焊缝、第四焊缝；以及各管壁适于在进行焊接之前分别去除0.2~0.3mm的内、外表面层。通过去除内、外表面层减小表面污染或氧化层对焊接结果的影响，提高了焊接质量。

作为第一焊缝的一种可选的实施方式。

所述第一焊缝采用超声波焊接，其超声波振幅为30~40μm，焊接气压为0.4~0.7MPa，焊接时间为2.5~4s；以及在超声波焊接过程中采用气体保护，且保护气体为由8-15％体积或12％体积的氧气、20-30％体积的二氧化碳和72-55％体积的氩气组成的混合气体。

优选的，所述第一焊缝的超声波振幅为35μm，焊接气压为0.5MPa，焊接时间为3s。

作为第二焊缝的一种可选的实施方式。

所述第二焊缝采用超声波焊接，其焊接电流为25~35KA、焊接时间为2~3s；所述超声波的振动频率为15～60KHz，振幅为5～50μm，引入超声时间为0.1～30s；以及在超声波焊接前进行预压，所述预压的压力为0.1～20MPa。

优选的，所述第二焊缝的焊接电流为30KA，焊接时间为2.5 s，超声波振幅为20μm，振动频率为30KHz，引入超声时间为15s，预压的压力为15MPa。

作为第三焊缝的一种可选的实施方式。

所述第三焊缝采用激光填丝焊接，其焊接速度3m/min；所述光纤激光器的激光功率为2.5~3.5kW，光纤波长为1060~1070nm，传导光纤芯径为180~220μm，准直镜焦距为190~210mm，聚焦镜焦距为240~260mm，聚焦光斑直径为0.28~0.32mm；以及第一管壁和第二管壁的内外两侧均采用氩气保护，所述氩气的流量为8~12L/min。

可选的，所述焊丝选用ER4047型焊丝，其焊丝直径为1.2mm。

优选的，所述第三焊缝的焊接速度3m/min，激光功率为3kW，传导光纤芯径为200μm，准直镜焦距为200mm，聚焦镜焦距为250mm，聚焦光斑直径为0.3mm；氩气的流量为10L/min。

作为第四焊缝的一种可选的实施方式。

所述第四焊缝采用超声波焊接，其超声波为纵波，振动频率为20～40Hz，振幅为5～50μm；在超声波焊接过程中采用氩气保护，且所述氩气流量为5L/min～35L/min。

优选的，所述第四焊缝的超声波振动频率为35Hz，振幅为40μm，氩气流量为20L/min。

综上所述，四道焊缝分别采用相应的焊接参数依次进行焊接，以减小焊缝在焊接过程中对其他焊缝或焊缝处的管壁的影响，提高了钢管的焊接质量。

综上所述，本申请的灌溉系统通过抽水总泵对土壤干燥的区域进行灌溉，既能及时灌溉，又能保证不浪费水资源，提高了农作物的灌溉效果；四道焊缝通过轴向和沿圆周延伸，减小了四道焊缝的应力集中，提高了焊接质量，即出水管的密封性，保证了水流顺利喷向土壤干燥的区域，提高了灌溉效率；四道焊缝分别采用相应的焊接参数依次进行焊接，以减小焊缝在焊接过程中对其他焊缝或焊缝处的管壁的影响，提高了钢管的焊接质量。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种灌溉系统的工作方法，包括：由控制模块控制驱动的喷水机构；当田间某区域的土壤含水量小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向田间该区域进行喷水。

关于灌溉系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种灌溉系统，其特征在于，包括：

由控制模块控制驱动的喷水机构和分布在田间各区域的土壤湿度检测模块；

所述土壤湿度检测模块适于检测所在区域的土壤含水量并发送至控制模块；以及

当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向该区域进行喷水。

2.根据权利要求1所述的灌溉系统，其特征在于，

所述喷水机构包括：抽水总泵、分布在田间各区域的若干出水管和用于连通抽水总泵与各出水管的水管总成；以及

在各出水管与水管总成的交接处设有与土壤湿度检测模块一一对应的电子水阀；

当某区域的土壤含水量检测值小于设定值时，所述控制模块适于开启抽水总泵和对应的电子水阀，以使相应的出水管向该区域喷水。

3.根据权利要求2所述的灌溉系统，其特征在于，

所述出水管包括若干段钢管，且每段钢管均由第一管壁、第二管壁、第三管壁和第四管壁通过焊接形成；

四个管壁适于共同形成第一焊缝和第二焊缝；以及

所述第一管壁和第二管壁形成第三焊缝，且第三管壁和第四管壁形成第四焊缝。

4.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于，

所述第一焊缝和第二焊缝沿钢管的轴向延伸，且所述第一焊缝的长度短于第二焊缝的长度；以及

所述第三焊缝与第四焊缝沿钢管的圆周延伸，且所述第三焊缝与第四焊缝沿钢管的轴向错开设置。

5.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于，

各焊缝的焊接顺序依次为第一焊缝、第二焊缝、第三焊缝、第四焊缝；以及

各管壁适于在进行焊接之前分别去除0.2~0.3mm的内、外表面层。

6.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于，

所述第一焊缝采用超声波焊接，其超声波振幅为30~40μm，焊接气压为0.4~0.7MPa，焊接时间为2.5~4s；以及

在超声波焊接过程中采用气体保护，且保护气体为由8-15％体积或12％体积的氧气、20-30％体积的二氧化碳和72-55％体积的氩气组成的混合气体。

7.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于，

所述第二焊缝采用超声波焊接，其焊接电流为25~35KA、焊接时间为2~3s；

所述超声波的振动频率为15～60KHz，振幅为5～50μm，引入超声时间为0.1～30s；以及

在超声波焊接前进行预压，所述预压的压力为0.1～20MPa。

8.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于，

所述第三焊缝采用激光填丝焊接，其焊接速度3m/min；

所述光纤激光器的激光功率为2.5~3.5kW，光纤波长为1060~1070nm，传导光纤芯径为180~220μm，准直镜焦距为190~210mm，聚焦镜焦距为240~260mm，聚焦光斑直径为0.28~0.32mm；以及

第一管壁和第二管壁的内外两侧均采用氩气保护，所述氩气的流量为8~12L/min。

9.根据权利要求3所述的灌溉系统，其特征在于

所述第四焊缝采用超声波焊接，其超声波为纵波，振动频率为20～40Hz，振幅为5～50μm；

在超声波焊接过程中采用氩气保护，且所述氩气流量为5L/min～35L/min。

10.一种灌溉系统的工作方法，其特征在于，包括：

由控制模块控制驱动的喷水机构；

当田间某区域的土壤含水量小于设定值时，所述控制模块适于控制喷水机构向田间该区域进行喷水。